用於控制塗層光澤度的方法

2023-12-10 10:43:27

專利名稱：：用於控制塗層光澤度的方法
技術領域：
：本發明涉及用於使製品上的塗層具有特定光澤度等級的方法。
背景技術：
：塗層的最終光澤度取決於多種難以控制的參數，所述塗層例如100%固體含量的紫外線固化面漆。例如，塗層溶液本身的特性可以對面漆的最終光澤度等級產生影響，所述塗層溶液本身的特性例如配方中使用的樹脂粘結劑、配方粘度和消光顏料含量。此外，固化條件對最終塗層產品的光澤度有影響，所述固化條件例如固化速度、溫度和氧阻聚等。為了使面漆具有極低的光澤度，塗層溶液通常具有極高的消光顏料含量來毛化已固化塗層的表面。但是，這種較高的顏料含量也降低了塗層溶液的流動性能。而且塗覆塗層的生產設施中的條件隨季節的更替和生產地點的變換可以變化很大，所述條件例如環境溫度和溼度。此外，塗層塗覆設備的性能的變化能影響最終的光澤度等級，所述塗層塗覆設備的性能例如，傳送速度和/或用於固化塗層的燈所發射的紫外線劑量。生產過程中改變塗層的光澤度等級需要中斷生產線並排出塗層溶液。然後，重啟生產線之前，輥塗工作檯必須充滿具有所需顏料含量等級的新塗層溶液。然後，恢復生產之前必須重新調整塗覆量。這個過程耗費時間並且成本高，而且需要維持具有不同顏料含量和不同光澤度等級的塗層溶液的存量。
發明內容通常，本發明涉及一種用於在塗層中轉印圖案以使塗層具有所需光澤度等級的方法。首先，在基板上塗覆塗層組合物以形成具有第一表面粗糙度的塗層。然後，把圖案和/或紋理轉印到塗層以形成圖案化塗層。圖案化步驟之後，圖案化塗層獲得第二級表面粗糙度。當圖案化塗層完全固化後，第二級表面粗糙度使固化的圖案化塗層具有所需的光澤度等級。—方面，本發明涉及一種方法，包括在基板上塗覆塗層組合物以形成塗層，其中所述塗層具有第一表面粗糙度；把圖案轉印到塗層上以形成圖案化塗層，其中所述圖案化塗層具有所需的第二表面粗糙度；固化圖案化塗層以形成具有所需光澤度等級的已固化塗層。另一方面，本發明涉及一種方法，包括在基板上塗覆塗層組合物；至少部分固化塗層組合物以形成部分固化的塗層組合物；使部分固化的塗層組合物的表面與圖案化裝置接觸以在其中形成圖案；完全固化塗層組合物以形成紋理化塗層，其中所述圖案使紋理化塗層具有預定的光澤度等級。另一方面，本發明涉及一種方法，包括在基板上塗覆熱固性塗層組合物；紫外線部分固化塗層組合物以形成B階塗層；使B階塗層與紋理化製品接觸以形成紋理化B階塗層，所述紋理化製品從輥筒、薄膜或印模中選出；完全紫外線固化紋理化B階塗層組合物以形成紋理化塗層，其中所述紋理化塗層具有預定的光澤度等級。另一方面，本發明涉及一種方法，包括在基板上塗覆熱固性塗層組合物；在塗層組合物上應用紋理化聚合物薄膜；通過薄膜部分的紫外線固化塗層組合物以形成紋理化B階塗層；完全紫外線固化紋理化B階塗層組合物以形成紋理化塗層，其中所述紋理化塗層具有預定的光澤度等級。另一方面，本發明涉及一個系統，包括紫外線可固化塗層組合物；至少一個具有紋理化表面的薄膜或棍子，其中挑選所述紋理化表面使得當所述表面與塗層組合物接觸時，圖案從所述表面轉印到塗層組合物以使所述塗層組合物具有預定的光澤度等級。目前所描述的工藝具有諸多優點。塗層的最終光澤度不完全取決於塗層溶液的性質，例如配方粘度、消光劑含量和固化條件，所述固化條件例如紫外線劑量、固化速度或溫度。因為控制光澤度不完全取決於消光劑的含量，所以大大提高了塗層溶液的流動性能，最終的塗層可以製成具有極低的光澤度和極好的透明度。在生產中，一種塗層配方可以用於任何所需光澤度等級和表面紋理變化。此外，在生產過程中改變光澤度等級非常簡單，這增加了工廠產量並減小了整體生產成本。例如，改變光澤度等級就像從第一圖案化輥筒或薄膜替換成不同的圖案化輥筒或薄膜一樣簡單。替換輥筒或薄膜不需要中斷生產線來清理並重新填充生產設備，而且不需要為每一次改變光澤度而重新調整塗層溶液的塗覆量。本發明的一個或多個實施例的細節在下面所附具體實施方式中說明。根據具體實施方式和權利要求書，本發明的其他特徵、目標和優點將更加清楚。具體實施例方式通常，本發明涉及用於把圖像轉印到塗層以使塗層具有所需光澤度等級的工藝。在這種方法中，首先在基板上塗覆塗層組合物以形成塗層。塗層組合物可以歸結為染色劑、底漆、封閉塗層、面漆等來塗飾基板(例如木材、塑料或金屬)。例如，目前所描述的方法適合於塗覆木地板、乙烯基地板、金屬板等的塗層。可以用任意常規方法和適合的方法把塗層組合物塗覆到基板上，所述方法包括噴塗、刷塗、浸塗、板帶塗覆、線圈塗覆和輥塗等。塗覆基板的塗層組合物可以是任何熱固性或能量固化塗層。適合的塗層組合物例如包括雙組分異氰酸酯、雙組分環氧樹脂、不飽和聚酯和過氧化氫引發聚酯。優選的是紫外線(UV)固化塗層。例如，典型的紫外線固化塗層組合物包括約5%到約60%質量分數的丙烯酸酯單體、約5%到約50%質量分數的聚酯、聚醚或環氧樹脂丙烯酸酯齊聚物、約1%到約5%質量分數的光敏引發劑、約0.5%到約5%質量分數的塗層添加劑和約0%到約10%質量分數的顏料或著色劑。塗層的厚度根據性能需求和下面的基板的性能以及塗層組合物的配比的不同而差異很大。但是，對於木材基板，例如用做地板的厚木板，塗層應當優選的具有約l密爾到約3密爾(0.025mm到0.075mm)的厚度。用於塗覆基板的塗層具有第一表面粗糙度。通過控制下面的基板的表面粗糙度和/或通過控制其自身塗層溶液的配比可以控制塗層的表面粗糙度。眾所周知，對於特殊應用可以通過摻入消光劑和消光顏料來選擇性的調整用於塗覆的塗層的表面粗糙度。這些材料通常是矽基材料，在所塗覆的塗層中產生表面粗糙並降低其總體光澤度等級。當在基板上塗覆塗層之後，把紋理或圖案轉印到塗層上。轉印的方法變化很多，但是通常是使塗層與紋理化製品接觸，所述紋理化製品引起圖案從紋理化製品到所述塗層的物理轉印以形成紋理化的塗層。轉印到塗層的紋理使圖案化塗層具有第二級表面粗糙度，所述第二級表面粗糙度不同於最初塗覆到基板上的塗層的第一級表面粗糙度。可以通過用任何使塗層粗糙的材料與塗層接觸來形成圖案。包括圖案化或紋理化製品，例如輥筒、圖案化金屬或聚合物膜、印模或它們的組合。例如，通過使紋理化薄膜或紋理化輥筒與塗層的暴露面接觸可以在塗層中形成圖案。然後，薄膜或輥筒上的紋理物理轉印到塗層的暴露表面。為了提高轉印過程的一致性，與塗層接觸的薄膜或輥筒的表面可以選擇性的由非粘性材料製成或塗有非粘性材料。如果使用輥筒，發現橡膠輥筒能提供非常有效地圖像轉印。任何圖案都可以轉印到塗層，並且所述圖案可以是規則的或隨機的，連續的或不連續的。圖案可以施加到塗層整體或一部分，儘管對於統一的光澤度控制優選的是完全覆蓋。合適的圖案包括但不限於，例如，隨機"裂化的"表面、鱗片("蛇"或"鱷魚"皮紋理)圖案和棋盤狀圖案等。在生產中，當轉印圖案到塗層時使用輥筒可以具有某些優勢。對於輥筒，在塗層中改變圖案就像把具有第一圖案的輥筒替換為具有不同圖案的另一個輥筒一樣簡單。例如，如果輥筒由玻璃纖維軸芯支撐，可以使用氣壓使輥筒軸芯與其金屬支撐軸分離，新的輥筒可以直接滑進金屬軸上相應的位置。當轉印圖案時，塗層應當處在使得圖像能精確可靠的被塗層表面獲取的狀態。根據塗層化學性質和下面的基板的特性，圖案可以轉印到最初塗覆的塗層上。例如，一旦塗層被塗覆到基板上，可以在溼塗層上直接施加紋理化聚合物薄膜，或者溼塗層可以與紋理化輥筒接觸。但是，在轉印的時候，優選部分固化塗層使得在塗層中能更精確一致的獲取和保持圖案或紋理。可以通過任何方法部分固化塗層，例如加熱基板和/或塗層，或者使塗層暴露在特殊波長的光照下。如果使用紋理化聚合物薄膜來轉印圖像，在薄膜施加到基板上後塗層可以通過薄膜部分固化，或者在薄膜施加到塗層之前就發生部分固化。對於在當前所述工藝中使用的優選的熱固性塗層，所述塗層應當是可紫外線固化的並且固化應當控制在B階。在此使用的B階指的是在最初塗覆的階段(A階)之後塗層發生反應，使得塗層在一般溶劑中只有有限的溶解度，並且具有能夠在壓力下獲取任何物理圖像和表面粗糙度的粘性表面，所述一般溶劑例如醇類和酮類。對於在當前所述工藝中優選使用的紫外線塗層，通常通過把A階塗層暴露在UVA(長波紫外線)、UVB(中波紫外線)、UVC(短波紫外線)和紫外可見光的某些組合中形成B階樹脂。在本發明中，UVA指波長約320nm到約390nm的光，UVB指波長約280nm到約320nm的光，UVC指波長約100nm到約280nm的光，UVV(可見)指波長約390nm到約440nm的光。應用到基板塗層上的光可以以紫外線劑量(mj/cm2)為特徵，在本發明中所述紫外6線劑量指的是每單位時間到達每單位面積表面的能量總量。應用到基板上的光也可以以紫外線能量(mW/cm2)為特徵，在本發明中所述紫外線能量指的是到達每單位面積塗層表面的輻射功率。紫外線能量更具光源幾何特徵，也被稱為峰值輻照度。形成B階塗層所需的光能取決於A階塗層的配比、所施加的A階塗層的厚度、溫度和溼度等。但是，例如，對於木材基板上通常的熱固性樹脂，為了形成B階樹脂，把A階樹脂暴露在約200mJ/cm2到400mJ/cm2的總紫外線劑量(UVA+UVB+UVC+UVV)和約300mW/cm2到500mW/cm2的總紫外線能量之下。之後圖案轉印到塗層形成圖案化塗層，所述圖案化塗層進一步固化形成完全固化塗層。在上面的例子中，B階圖案化塗層進一步固化成丙階塗層，在本發明中所述丙階塗層指的是完全交聯的和基本不熔的及在大部分一般溶劑中不溶的熱固性塗層。此外，形成丙階圖案化塗層所用的條件取決於B階樹脂的配比、B階樹脂的厚度、溫度、溼度等。但是，應當精確選擇丙階固化條件使得至少基本保留圖案化塗層中的圖案和/或紋理，優選的是完全保留。例如，對於木材基板上通常的紫外線固化塗層，為了形成丙階薄膜，把B階樹脂暴露在約1000mJ/cm2到約3000mJ/cm2的總紫外線劑量(UVA+UVB+UVC+UVV)和約1000mW/cm2到約4000mW/cm2的總紫外線能量之下。如果使用紋理化聚合物薄膜來轉印圖像，之後的完全固化薄膜可以選擇性的從製品的表面去除，或者所述薄膜可以保留在制品上由用戶後續去除。當圖案化塗層完全固化形成丙階固化塗層時，第二級表面粗糙度使已固化的塗層具有所需的或預定的光澤度等級。可以使用本領域已知的任何方法來測定光澤度，但是通常使用可從馬裡蘭州哥倫比亞的BykGardner購得的可攜式或微型光澤度計測量。實施例第一實施例根據表1配製100%固體含量的可噴塗紫外線固化塗層組合物。通過在攪動(500RPM到1000RPM)下按照表1中指示的順序加入各組分製成塗層。最終的塗層通過10iim的濾網過濾，存儲在金屬罐中用於噴射塗覆。用可購自BinksInc.的通用氣槍把配方施加到適合做地板的扁平橡木板上。最終塗層約2密爾(0.05mm)厚。塗覆板傳送入慢速紫外線固化單元，應用下面的表2中的條件來形成B階塗層。表1可噴塗紫外線塗層組合物質量百分比SR30640SR3518SR2566CN226238.9LUCIRINTPO1.0tableseeoriginaldocumentpage8SR306是三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)，可購自賓夕法尼亞州埃克斯頓的SartomerCorp.SR351是三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)，可購自SartomerCorp.SR256是二乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯(E0E0EA)，可購自SartomerCorp.CN2262是一種聚酯丙烯酸酯，可購自SartomerCorp.LUCIRINTPO是一種光引發齊U，可購自新澤西州的FlorhamParkBASF公司DAROCUREMBF是一種光敏引發劑，可購自紐約州塔裡敦的CibaSpecialtyChemicalsDAROCURE1173是一種光敏引發劑，可購自紐約州塔裡敦的CibaSpecialtyChemicalsDISPERBYK-163和BYK-411是分散添加劑，可購自德國威塞爾的BykChemieDOWCORNING11添加劑是一種分散添加劑，可購自密西根州米德蘭的DowCorning公司表2B階固化條件tableseeoriginaldocumentpage8然後，用非粘性橡膠輥筒壓印B階塗層以形成圖案化塗層，所述非粘性橡膠輥筒具有鱷魚皮狀紋理裝飾，所述圖案化塗層立即傳送入快速紫外線固化單元，在下面的表3所示的條件下完全固化。表3tableseeoriginaldocumentpage9最終完全固化塗層具有用BykGarner微型光澤度計測量的光澤度10級的光澤，並保留了鱷魚皮狀紋理。第二實施例根據表4配製低粘度100%固體含量的可噴塗紫外線固化塗層組合物。通過在攪動(500RPM到1000RPM)下按照表4中指示的順序加入各組分製成塗層。最終的塗層通過10iim的濾網過濾，存儲在金屬罐中用於噴射塗覆。用可購自BinksInc.的通用氣槍把配方施加到適合做地板的扁平橡木板上。最終塗層約l密爾(0.025mm)厚。塗覆板傳送入慢速紫外線固化單元，應用上面的表2中的條件來形成B階塗層。表4可噴塗紫外線塗層組合物質量百分比tableseeoriginaldocumentpage9tableseeoriginaldocumentpage10然後，用非粘性橡膠輥筒壓印B階塗層以形成圖案化塗層，所述非粘性橡膠輥筒具有鱷魚皮狀紋理裝飾，所述圖案化塗層立即傳送入快速紫外線固化單元，在下面的表5所示的條件下完全固化。表5丙階固化條件tableseeoriginaldocumentpage10最終完全固化塗層具有用BykGarner微型光澤度計測量的光澤度10級的光澤，並保留了鱷魚皮狀紋理。第三實施例表l中的100X固體含量的可噴塗紫外線固化塗層組合物是表2中條件下的B階。然後，表6中描述的高中低光澤度紋理化聚合物薄膜施加到B階塗層暴露的表面，之後傳送入紫外固化爐。來自薄膜的紋理物理轉印到B階塗層，所述B階塗層之後根據上面的表3中的條件完全固化。表6還示出了塗覆到塗層表面紋理上的薄膜的作用。所有測量都是用白光幹涉儀(VeecoNT2000)和購自BykGardner的可攜式微型光澤度計在60度得到的。這些數據說明塗覆具有所需紋理或光澤度的薄膜可以用來控制表面粗糙度和B階塗層的光澤度，粗糙度和光澤度的改變在完全固化塗層中得以保留。表6光澤度和粗糙度樣品60度光澤度平均粗糙度(nm)高光澤度塑料薄膜基板88.713.7來自高光澤度塑料薄膜基板的複製塗膜86.517.3中低光澤度塑料基板39.3117.9來自中低光澤度塑料基板的複製塗膜37.2137.8低光澤度塑料基板9.2362.9來自低光澤度塑料基板的複製塗膜7.8概2描述了本發明的各個實施例。這些以及其他實施例都處在權利要求的保護範圍內。1權利要求一種方法，包括在基板上施加塗層組合物以形成塗層，其中所述塗層具有第一表面粗糙度；把圖案轉印到所述塗層以形成圖案化塗層，其中所述圖案化塗層具有不同於所述第一表面粗糙度的第二表面粗糙度；和固化所述圖案化塗層以形成具有所需光澤度等級的固化塗層。2.根據權利要求1所述的方法，其中，在轉印圖案之前，部分固化所述塗層組合物以形成部分固化塗層。3.根據權利要求2所述的方法，其中，通過使所述部分固化塗層的表面與圖案化裝置物理接觸來轉印所述圖案。4.根據權利要求3所述的方法，其中，所述圖案化裝置包括紋理化輥筒、紋理化薄膜和紋理化印模中的至少一種。5.根據權利要求4所述的方法，其中，所述圖案化裝置使所述部分固化塗層具有圖案，所述圖案從隨機圖案、規則圖案或它們的組合中選擇。6.根據權利要求5所述的方法，其中，所述圖案是規則圖案。7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述規則圖案包括鱷魚皮狀圖案、蛇皮狀圖案或裂紋圖案中的至少一種。8.根據權利要求4所述的方法，其中，所述輥筒是橡膠輥筒。9.根據權利要求8所述的方法，其中，所述橡膠輥筒的表面具有非粘性裝飾。10.根據權利要求1所述的方法，其中，所述塗層是可紫外線固化的。11.根據權利要求io所述的方法，其中，通過使所述塗層暴露在充足的紫外線劑量下來部分固化所述塗層以獲得"B"階。12.根據權利要求4所述的方法，其中，所述圖案化裝置是紋理化薄膜。13.—種方法，包括在基板上塗覆塗層組合物；至少部分所述固化塗層組合物以形成部分固化塗層組合物；使所述部分固化塗層組合物的表面與圖案化裝置接觸以在其中形成圖案；禾口完全固化所述塗層組合物以形成紋理化塗層，其中所述圖案使所述紋理化塗層具有預定的光澤度等級。14.根據權利要求13所述的方法，其中，所述圖案化裝置從紋理化輥筒、紋理化薄膜、紋理化印模或它們的組合中選擇。15.根據權利要求14所述的方法，其中，所述圖案化裝置的表面具有非粘性裝飾。16.根據權利要求14所述的方法，其中，所述輥筒是橡膠輥筒。17.根據權利要求13所述的方法，其中，所述塗層組合物是可紫外線固化的。18.根據權利要求17所述的方法，其中，通過把所述塗層組合物暴露在200mJ/cm2到400mJ/cm2的紫外線劑量和300mW/cm2到500mW/cm2的總峰值輻照度下來部分固化所述塗層組合物。19.根據權利要求17所述的方法，其中，通過把所述塗層組合物暴露在1000mJ/cm2到3000mJ/cm2的紫外線劑量和1000mW/cm2到4000mW/cm2的總峰值輻照度下來完全固化所述塗層組合物。20.根據權利要求14所述的方法，其中，所述輥筒上的表面紋理包括鱷魚皮狀圖案、蛇皮狀圖案和裂紋圖案中的至少一種。21.—種方法，包括在基板上塗覆熱固性塗層組合物；部分紫外線固化所述塗層組合物以形成B階塗層；使所述B階塗層與紋理化製品接觸以形成紋理化B階塗層，所述紋理化製品從輥筒、薄膜或印模中選擇；完全紫外線固化所述紋理化B階塗層組合物以形成紋理化塗層，其中所述紋理化塗層具有預定的光澤度等級。22.根據權利要求21所述的方法，其中，所述紋理化製品是具有非粘性裝飾的輥筒。23.根據權利要求22所述的方法，其中，所述輥筒是橡膠輥筒。24.根據權利要求21所述的方法，其中，所述部分固化條件包括把所述塗層組合物暴露在200mJ/cm2到400mJ/cm2的紫外線劑量和300mW/cm2到500mW/cm2的總峰值輻照度下。25.根據權利要求21所述的方法，其中，通過把所述塗層組合物暴露在lOOOmJ/cm2到3000mJ/cm2的紫外線劑量和1000mW/cm2到4000mW/cm2的總峰值輻照度下來完全固化所述塗層組合物。26.根據權利要求21所述的方法，其中，所述輥筒上的表面紋理從鱷魚皮狀圖案、蛇皮狀圖案或裂紋圖案中選擇。27.—種系統，包括紫外線固化塗層組合物；禾口至少一個具有紋理化表面的薄膜或輥筒，其中挑選所述紋理化表面使得當所述表面與所述塗層組合物接觸時，把圖案從所述表面轉印到所述塗層組合物以使所述塗層組合物具有預定的光澤度等級。28.—種方法，包括在基板上塗覆熱固性塗層組合物；在所述塗層組合物上施加紋理化聚合物薄膜；通過薄膜部分紫外線固化所述塗層組合物以形成紋理化B階塗層；完全紫外線固化所述紋理化B階塗層組合物以形成紋理化塗層，其中所述紋理化塗層具有預定的光澤度等級。29.根據權利要求28所述的方法，其中，在完全紫外線固化所述紋理化B階塗層之前，從所述紋理化B階塗層上去除所述薄膜。全文摘要一種方法包括在基板上塗覆塗層組合物以形成塗層，其中所述塗層具有第一表面粗糙度；把圖案轉印到所述塗層上以形成圖案化塗層，其中所述圖案化塗層具有不同於第一表面粗糙度的第二表面粗糙度；並且固化所述圖案化塗層以形成具有所需光澤度等級的固化塗層。文檔編號B44F1/02GK101743069SQ200880024548公開日2010年6月16日申請日期2008年7月11日優先權日2007年7月13日發明者喬治·藤,吳邵兵,法蘭克·陳申請人:威士伯採購公司